高考化学二轮复习特训：非选择题增分练3（含解析）

高考化学二轮复习特训：非选择题增分练3（含解析）第三周　非选择题增分练26．金属钛被称为“21世纪金属”。(1)工业上用钛矿石(主要成分为FeTiO3，主要含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过以下流程制得TiO2：其中，步骤Ⅱ发生的主要反应为2H2SO4＋FeTiO3===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。①步骤Ⅰ发生反应的离子方程式是______________________________________、______________。为提高钛矿石的碱浸出速率，步骤Ⅰ可采取的办法除提高碱的浓度外，还可以采取的办法有____________、____________(写出两种方法)。②步骤Ⅱ中加入Fe的目的是___________________________________________；分离出FeSO4晶体的操作是____________________________________________。③步骤Ⅲ形成的TiO2·nH2O为胶体，步骤Ⅲ发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)利用TiO2可通过下述两种方法制备金属钛。方法一：将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，炭块作电解池槽，电解TiO2制得钛，阳极上一定生成的气体是________，可能生成的气体是________。方法二：通过以下反应制备金属钛。①TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋O2(g)ΔH＝＋151kJ·mol－1②TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti实际生产中，需在反应①过程中加入碳，可以顺利制得TiCl4。碳的作用除燃烧放热外，还具有的作用是_________________________________________________________________________。解析：(1)①步骤Ⅰ中Al2O3、SiO2均能与浓NaOH溶液反应，其离子方程式分别为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。为提高钛矿石的碱浸出速率，可采取适当增加碱的浓度、升高反应温度、粉碎钛矿石或搅拌等措施。②步骤Ⅱ所得溶液中的Fe2＋易被氧化成Fe3＋，加入适量铁粉，可将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋。从溶液中分离出FeSO4晶体时，可采取的操作为过滤。③TiOSO4在溶液中加热水解生成TiO2·nH2O胶体的化学方程式为TiOSO4＋(n＋1)H2OTiO2·nH2O(胶体)＋H2SO4。(2)熔融CaO中的O2－9,向阳极移动，阳极上O2－失电子被氧化为O2；由于炭块作电解池槽，则阳极还可能生成CO、CO2或二者的混合气体。反应①的过程中加入适量碳，碳燃烧放出热量提供反应所需的高温，此外碳还可以和生成物O2反应，促使反应①的平衡正向移动。答案：(1)①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　SiO2＋2OH－===SiO＋H2O　升高温度(或加热)　粉碎钛矿石或搅拌(其他合理答案均可)　②还原Fe3＋　过滤③TiOSO4＋(n＋1)H2OTiO2·nH2O(胶体)＋H2SO4　(2)O2(或氧气)　CO2(或CO或CO2、CO)消耗O2，促进反应①的平衡向正反应方向移动27．Ⅰ.某兴趣学习小组设计如图装置制取SO2，并研究其性质。请回答下列问题：(1)B、C、D装置分别用于检验SO2的性质，写出C装置中反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)实验中观察到D装置中有浑浊出现，有同学提出此现象不能证明SO2具有氧化性，请简述理由：_______________________________________________________________________________。(3)E装置的作用为_____________________________________________________。Ⅱ.某学习小组为进一步探究不同浓度的硫酸氧化性不同，设计并完成如下实验：称取一定量的还原铁粉放入一定体积的浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。经检验，气体Y中含有SO2、H2。(4)溶液X中含有的金属阳离子是________(填化学式)，简述如何检验该离子________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)为了测定气体Y中SO2的含量，将2.24L(标准状况)气体Y通入200.00mL0.2000mol·L－1酸性高锰酸钾溶液中，充分反应后，取出20.00mL溶液转入锥形瓶中进行滴定，消耗0.1000mol·L－1的KHC2O4标准液10.00mL(高锰酸钾被还原均生成Mn2＋)。①已知室温下，0.1000mol·L－1KHC2O4溶液中，c(C2O)＞c(H2C2O4)。滴定操作过程中标准液应用________(填仪器名称)盛装；滴定终点的现象为____________。②计算气体Y中SO2的物质的量分数为________。解析：(1)C装置中SO2与饱和氯水反应的离子方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－。(2)因C装置中挥发出的Cl29,也能使D装置中出现浑浊现象，故D装置中出现浑浊，不能证明SO2与H2S反应生成单质S，即不能证明SO2具有氧化性。(3)SO2为有毒气体，使用E装置，既能进行尾气处理，又能起到防倒吸作用。(4)根据反应生成的气体Y中含有SO2和H2，可知最后是Fe与稀硫酸反应生成H2，因此该溶液中不可能含有Fe3＋，故溶液X中含有的金属阳离子为Fe2＋。要检验溶液中的Fe2＋，可取少量溶液X，向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，则证明原溶液中含有Fe2＋(或取少量溶液X，向其中加入KSCN溶液，无明显现象，再滴入新制氯水，若出现红色，则可证明原溶液中含有Fe2＋)。(5)①根据0.1000mol·L－1KHC2O4溶液中c(C2O)＞c(H2C2O4)，可知HC2O的电离程度大于其水解程度，即KHC2O4溶液呈酸性，在滴定过程中该标准液应用酸式滴定管盛装；达到滴定终点时，滴入最后一滴KHC2O4标准液，锥形瓶内溶液由紫色变为无色，且半分钟内溶液颜色不发生变化。②根据化合价变化可找出关系式：2KMnO4～5KHC2O4，c剩余(KMnO4)×20.00×10－3L＝0.1000mol·L－1×10.00×10－3L×，解得c剩余(KMnO4)＝0.0200mol·L－1，再根据关系式：5SO2～2KMnO4，得n(SO2)＝(0.2000－0.0200)mol·L－1×200.00×10－3L×＝0.09mol，即气体Y中SO2的物质的量分数为×100%＝90%。答案：(1)SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－(2)C装置挥发出的氯气也可以使D装置中出现浑浊(3)尾气处理，防倒吸(4)Fe2＋　取少量溶液X，向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，则证明原溶液中含有Fe2＋(其他合理答案均可)(5)①酸式滴定管　滴入最后一滴KHC2O4标准液，锥形瓶内溶液由紫色变为无色，且半分钟内颜色不恢复　②90%28．甲醇是一种重要的化工原料，工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。(1)已知：①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1275.6kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566.0kJ·mol－1③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0kJ·mol－1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________________。(2)在容积为1L的密闭容器中，投入1molCO和2molH2，在不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图1所示：9,①该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，判断理由是____________。②M点时，CO的转化率为________。506K时该反应的平衡常数K＝________(保留三位小数)。③某同学绘制的压强为p1时，不同温度下上述反应的平衡常数的对数值(lgK)如图2所示。A、B、C、D、E五点中能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的点为________。④下列叙述能说明反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态的是________(填字母)。A．单位时间内生成2molH2的同时消耗1molCOB．反应过程中c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1C．恒温恒容时，混合气体的密度保持不变D．绝热恒容时，反应的平衡常数不再变化解析：(1)根据盖斯定律，由×(①－②＋③×4)可得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8kJ·mol－1。(2)①从图像可以看出：当压强相同时，升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升温平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH＜0。②根据图像，M点时生成0.25molCH3OH，则反应消耗0.25molCO，故CO的转化率为×100%＝25%。根据三段式法可知，506K时有　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始(mol·L－1)　　1　　　2　　　　　0转化(mol·L－1)　0.25　　0.5　　　　0.25平衡(mol·L－1)0.751.50.25则506K时该反应的平衡常数K＝≈0.148。③该反应为放热反应，温度升高，平衡常数K减小，则lgK也随温度升高而降低，即点A、B、E能表示该反应的lgK与温度的变化关系。④单位时间内生成2molH2即生成1molCO，同时消耗1molCO，可以说明反应达到平衡状态，A项正确；达到平衡状态时各物质的浓度保持不变，但c(CO)∶c(CH39,OH)＝1∶1时不能说明反应达到平衡状态，B项错误；容器体积和气体质量均不变，则混合气体的密度始终为定值，不能由此判断反应是否达到平衡状态，C项错误；绝热恒容时，反应的平衡常数不再发生变化，即容器内温度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，D项正确。答案：(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8kJ·mol－1(2)①＜　从图像看出：随着温度升高，平衡时甲醇的物质的量减小，说明平衡逆向移动，正反应放热②25%　0.148　③ABE　④AD35．[选修3：物质结构与性质]硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要应用。回答下列问题：(1)N原子核外有________种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为________。(2)经测定发现，N2O5固体由NO和NO两种离子组成，该固体中N原子杂化类型为________；与NO互为等电子体的微粒有________(写出一种)。(3)铵盐大多不稳定。NH4F、NH4I中较易分解的是________，原因是________________________________________________________________________。(4)第二周期中，第一电离能介于B元素和N元素间的元素为________(填元素符号)。(5)晶体硼有多种变体，但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(见图Ⅰ)，每个顶点为一个硼原子，每个三角形均为等边三角形。则每一个此基本结构单元由________个硼原子构成；若该结构单元中有2个原子为10B(其余为11B)，那么该结构单元有________种不同类型。(6)硼和氮构成的一种氮化硼晶体的结构与石墨晶体结构相类似，B、N原子相互交替排列(见图Ⅱ)，其晶胞结构如图Ⅲ所示。设层内B—N核间距为apm，面间距为bpm，则该氮化硼晶体的密度为________g·cm－3。(用含a、b、NA的代数式表示)。解析：(1)原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，N原子核外有7个电子，所以有7种不同运动状态的电子。基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，能量由低到高，则能量最高的电子所占据的原子轨道为2p轨道，呈哑铃形。(2)NO中N的价电子对数为＝2，杂化类型为sp；NO中N的价电子对数为＝3，杂化类型为sp29,。含有相同原子数和相同价电子数的微粒互为等电子体，与NO互为等电子体的微粒有SCN－、CO2、CS2、N等。(3)NH4F、NH4I中，较易分解的是NH4F，原因是F原子半径比I原子小，H—F键比H—I键强(H—F键更易形成)，F－更易夺取NH中的H＋。(4)同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素原子的最外层电子分别处于该轨道的全充满、半充满的稳定状态，所以其第一电离能大于其相邻元素，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O。(5)硼原子数：＝12(个)。当选定1个硼原子后，与它最近的硼原子数为5，距离稍远的硼原子数为5，距离最远的硼原子数为1，若含有2个10B，则该结构单元有3种不同类型。(6)根据图Ⅲ可知一个晶胞中含有N原子数为4×＋2×＝2，B原子数为8×＋1＝2，B、N原子核间距为apm＝a×10－10cm，底面的边长为2×a×10－10cm，底面上的高为a×10－10cm，底面积为2×a×10－10cm×a×10－10cm＝×10－20cm2，晶胞的体积为×10－20cm2×b×10－10cm×2＝3a2b×10－30cm3，故密度ρ＝g·cm－3＝g·cm－3＝g·cm－3。答案：(1)七(或7)　哑铃形　(2)sp、sp2　SCN－、CO2、CS2、N(任写一种，合理即可)　(3)NH4F　F原子半径比I原子小，H—F键比H—I键强(H—F键更易形成)，F－更易夺取NH中的H＋　(4)Be、C、O　(5)12　3(6)或或36．[选修5：有机化学基础]酯类化合物H是一种医药中间体，常用作防晒霜中紫外线的吸收剂。实验室由化合物A和E制备H的一种合成路线如图：已知：9,回答下列问题：(1)经测定E的相对分子质量为28，常用来测定有机物相对分子质量的仪器为________。F中只有一种化学环境的氢原子，其结构简式为________。G中只有一种官能团，F→G的反应类型为________。(2)(CH3)2SO4是一种酯，其名称为________。(3)A能与Na2CO3溶液及浓溴水反应，且1molA最多可与2molBr2反应。核磁共振氢谱表明A的苯环上有四种不同化学环境的氢原子。A的结构简式为________。C中含氧官能团的名称为________。(4)D＋G―→H的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________。(5)C的同分异构体中能同时满足下列条件的共有____种。(不含立体异构)①遇FeCl3溶液发生显色反应　②能发生水解反应(6)参照上述合成路线，设计一条由和(CH3)3CCl为起始原料制备的合成路线(其他试剂任选)：解析：(1)常用来测定有机物相对分子质量的仪器为质谱仪。经测定E的相对分子质量为28，应该为乙烯，乙烯氧化生成F，F中只有一种化学环境的氢原子，分子式为C2H4O，则F为环氧乙烷，其结构简式为F与水反应生成G，G中只有一种官能团，根据G的分子式可知G为乙二醇，故F→G的反应类型为水解反应或加成反应。(2)(CH3)2SO4是一种酯，由甲醇与硫酸发生酯化反应而得，其名称为硫酸二甲酯。(3)A能与Na2CO3溶液及浓溴水反应，则A为酚，根据已知反应①和B的分子式可推知A为甲基苯酚；酚羟基的邻、对位上的氢能被溴取代，1molA最多可与2molBr2反应，说明甲基在邻位或对位上；核磁共振氢谱表明A的苯环上有四种不同化学环境的氢原子，则甲基在邻位(若在对位，则苯环上只有两种不同化学环境的氢原子)，故A的结构简式为9,在碱性条件下与(CH3)2SO4反应生成B，B为CH3OCH3；CH3OCH3被酸性高锰酸钾氧化生成C，C为，含氧官能团的名称为羧基、醚键。(4)C在浓HI溶液中反应生成D，D为与HOCH2CH2OH在催化剂及加热条件下反应生成H和水，H为(5)的同分异构体满足：①含有酚羟基；②含有酯基。结合C的结构简式可推知，若苯环上有2个取代基，则取代基可以是酚羟基和HCOOCH2—或CH3COO—或CH3OOC—，2个取代基有邻、间、对3种位置关系，则有3×3＝9种；若取代基有3个，则为—CH3、HCOO—、酚羟基，先定2个取代基，再定第3个取代基，则甲基和酚羟基在邻位时HCOO—有4种位置，甲基和酚羟基在间位时HCOO—有4种位置，甲基和酚羟基在对位时HCOO—有2种位置，共10种。故符合条件的同分异构体有19种。(6)根据已知反应②知，和(CH3)3CCl在AlCl3、加热条件下反应生成，根据已知反应①知，在碱性条件下与(CH3)2SO4反应生成在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生硝化反应生成在浓HI溶液中反应生成由此可设计出合成路线。答案：(1)质谱仪　9,　水解反应或加成反应　(2)硫酸二甲酯(3)　羧基、醚键(5)199